油田供水系统调度优化方案研究

油田供水系统调度优化方案研究李赓辽河油田供水公司辽宁盘锦124010【摘要】本文简要介绍了油田供水调度系统的组成部分，并建立了油田供水系统调度的数字模型，旨在探讨研究油田供水系统调度优化方案。【关键词】油田供水系统；调度优化方案；探讨研究引言在我国油田采油系统生产中，油田供水系统调度是不可或缺的重要组成部分，它可以对油田产出的各种污水和其它水源进行合理调度，从而为注水系统合理提供注入地下水。从当前的实际情况来看，由于不合理的油田供水系统调度方案，往往导致某些管网节点的压力过高，从而使调度受到阻碍，最终造成含油污水外排的现象。因此，不断探讨研究油田供水系统调度的优化方案尤为重要。1．油田供水调度系统的组成．油田供水系统的主要组成部分包括三个单元，即附属单元、管道单元和节点单元。从该系统的面积覆盖范围来看，大则几百平方公里，小则几十平方公里。该系统中的供水管网主要包括两个一级管网子系统，其一是污水管网，其二是原水管网。当系统处于正常运行状态时，脱水站会将生产出来的含油污水通过原水管网调入污水站，这些含油污水经过污水站处理之后会与其它水源的来水汇同，一起通过污水管网调入到注水站，最后进入注水系统。在污水管网和原水管网中，存在许多的支状管网结构和环状管网结构，因而又分为多个二级管网子系统，这些子系统相互独立，共同构建成了_一个复杂的流体网络系统。2．油田供水系统调度数字模型的建立2．1目标函数在建立油田供水系统的数字模型时，首先需要确定目标函数，一般原则是：在确保没有含油污水往外排出的前提下，以供水成本最小为目标函数。供水站内供水泵所消耗的电能费用和外购水成本是油田供水系统的主要成本。minf=T,[r。Uipi+vju~】①i∈Xi∈YJ∈Y在公式①中，X和Y分别表示脱水站节点的集合和污水站的集合，表示供水耗电的费用系数；u表示第i水站在某时间区间的外输水量，单位为m。／h；p表示第i水站的出站压力，单位为MPaIVi表示第j污水处理站输出水的水成本系数；u；表示第j污水处理站在某时间区间内的处理水量，单位为rn／h。2．2约束条件(1)压力约束。原则上，进入污水站和注水站的所有来水都必须比最小进站压力要大，如公式2所示。Pi≥pi⋯，i=l，⋯，t②(2)流量约束。在整个油田供水系统当中，污水处理站处于协调环节，通常会受到诸多因素的限制，如下级注水站的需水能力、本身的污水处理能力以及上级水源等。同时，由于受到气候因素和地域因素及其它因素的影响，还必须确保管线和水站保持正常运行状态，因此，还必须满足以下的流量约束条件。U1min{uisJUi，Ui}④在公式③和④中，u和ui“分别表示第i污水处理站的最大处理水量和最小处理水量，单位为m／h，U和u⋯”分别表示第i污水处理站能够从原水管网获得的最大水量和最小水量，单位为m。／h；u；和U～则分别表示第i污水处理站向污水管网所输出的最大水量和最小水量，单位为m／h。2．3模型求解注水站的进站水量和脱水站的输出水量在油田供水系统当中都是确定因素，但污水处理站的处理水量在油田供水系统中属于待定因素。因此，油田供水系统优化调度的最终目标可以理解成在充分确保没有没有含油污水往外排出的情况下明确各个供水站内的消耗电能和各个污水处理站外购其它水源的总量与处理水量，使整个油田供水系统在实际运行过程当中的费用降到最低。以供水工艺流程为重要依据，我们可以得知，当供水流量保持不变时，能量消耗就会越小，而且出站压力也会越低。在油田供水系统调度的数字模型中，包含了许多约束条件，其中有不等式约束，也有等式约束，结合该数字模型的特点，再根据油田供水系统的实际特点，在对模型进行求解时，可以采用两层递阶结构的迭代方法来实现。首先，应该以现场的实际生产数据为依据，对其中的一组初始数据进行预先估计，然后采用模式搜索法在算法的第一层对各个含油污水处理站的处理水量进行合理地调整。通常情况下，在解决没有约束条件的问题才能够采用模式搜索法。因此，还需要转化目标函数中的不等式约束条件，针对流量不等式约束条件可以采用以下公式进行处{“．Iff一{iI¨Ij≮毫—l，⋯·”⑤L在实际搜索过程当中，由于考虑到可能出现的局部最小解，并且为了加快算法的速度，可以采用变步长模式搜索法进行搜索。以第一层确定的水量为依据，在算法的第二层，各个节点的压力可以通过解管网系统的非线性方程组得到，然后再采用以下公式来进一步修正管网压力，计对当前的目标函数进行计算，完成之后，应该与之前的目标函数进行对比分析，将目标函数中的较小参数保留下来，最后按照模式搜索法再到算法的第一层对水量进行调节，直到能够充分满足优化约束条件为止。—pl{max《一∥)．．一‘’、广h⋯～⑥3．结语综上所述，本文建立了油田供水系统调度优化方